中深孔爆破技术在回风石门掘进中的应用研究

赵 博

（山西西山煤电股份有限公司马兰矿，山西 古交 030205）

井工开采是中国煤炭开采的主要形式，若要确保井下回采持续开展，维持采掘平衡至关重要。中深孔爆破技术是岩巷掘进必不可少的工艺，直接影响着煤矿的开采效率。由于深孔爆破技术存在一定的复杂性，所以技术实施过程中，容易产生许多问题[1]。因此，技术人员必须深刻研究深孔爆破技术，在实践中不断优化和改良。以山西马兰矿回风石门掘进为试验对象，制定了试验方案，探索了中深孔爆破技术的应用。

1 工程概况

山西马兰矿回风石门掘进巷道主要用于南五采区通风、管路敷设等需要。该巷道西接轨道、胶带、回风石门一联巷，北接回风石门里段，南接2 号煤首采面轨道顺槽外段，东临中央集中石门。该巷道施工区域2 号煤底板发育厚度不均的砂岩层，砂岩中裂隙相对较发育但不均一，局部富水性较强，以储存量为主，补给程度弱，施工巷道含多层厚砂岩，局部赋含砂岩裂隙水，砂岩裂隙水是巷道掘进过程中的直接充水水源，砂岩水主要赋存在裂隙发育的区域，一般以静储量为主。回风石门掘进过程中正常涌水量为7.5 m3/h，预计最大涌水量为11.9 m3/h。马兰矿回风石门外段平面布置如图1。

图1 马兰矿回风石门外段平面布置图

2 试验方案

（1）爆破掘进施工期间，采用YT-7655 风锤打进尺眼，人工装药爆破，风镐辅助掘进，耙矸机配合皮带机出货。

（2）采用普通钻爆法，采用YT-7655 风锤打眼，Ф32 mm 一字型钻头，爆破采用Ф27 mm×430 mm（G）三级煤矿许用水胶炸药T320（高威力），使用毫秒延期电雷管起爆，水炮泥及黄泥做炮泥，煤矿专用起爆器起爆。

（3）顶板稳定时，三排一循环，最大循环进尺2400 mm，最大空顶距为2600 mm，若顶板岩性变差或遇地质构造则执行原规程规定。

（4）巷道掘进期间，具体爆破施工参照爆破图表中的炮眼、个数、角度进行打眼，炮眼数量及个数根据岩性可适当调整，如图2。

（5）施工三排掘进施工工艺流程：打放炮眼→扫眼→装药→找净危岩活矸→打临时支护孔（孔深200～500 mm）→安装临时钎杆→挂锚网→打锚杆支护→拆除临时支护。

图2 炮眼布置图

3 中深孔爆破技术试验中存在问题

（1）试验初期，采用2.2～3 m 钎杆打孔，打眼时间由传统10～12 min/个，升至18～25 min/个，放炮时间推迟，影响工人、放炮员交接班时间。

（2）炮后出现约0.5 m 左右的伞檐，给下一循环造施工造成安全隐患，现场安监员督促支护，给施工单位正规循环带来被动。

（3）裂隙发育岩层、下山巷道及0.3 m 以下层状硬岩，施工中深孔炮眼卡钻几率和塌孔问题较高，扫眼、装药深度受限制，且封口泥捣实效果差，放炮期间易穿孔，原采用三级水胶炸药爆破威力不足，施工2 m 以上炮眼仍放不出1.8 m，且炮眼深度增加后，炮泥使用量增大，间接导致投入人力增加。

（4）巷道岩性差时，循环进度过大易出现顶板片掉，对安全产生影响。

（5）炮掘巷道多为穿层巷道，受揭煤、围岩条件变化等因素影响较大，中深孔爆破试验连续性差，施工队伍常规爆破与中深孔爆破尚不能灵活变化。

4 提高爆破质量的措施

4.1 安全管理措施

在煤矿掘进的深孔爆破工程施工过程中，安全管理是施工核心。由于工程本身具有一定程度的危险，加之各种因素对爆破工程的影响及炸药本身的威力，极大地提升了爆破施工过程中的危险指数[2-5]。因此，在煤矿掘进中深孔爆破工程施工过程中，要提高对各种爆破原料，如雷管、炸药、起爆药及导火索的管理力度，实现专人专管，在未经批准的情况下，不得私自进行各种与其相关的操作。为了实现安全管理，在工程施工前，要合理制定施工程序，科学绘制施工图纸，建立并完善相关规章制度，保证施工过程中各个环节的顺利进行，设置惩罚机制，对一切违规操作采取积极的管理措施。实施爆破前，要严格检查相关的爆破器材，经检查合格后方可进行爆破工作[6]。

4.2 优化爆破参数

根据断面岩性优化掏槽眼布置，适当缩小辅助眼间距，增大掏槽眼装药量（3 卷），补打空眼，由常规矿用三级水胶炸药改为矿用三级水胶高威炸药（采用Φ27 mm×430 mm（G）三级煤矿许用水胶炸药T320 高威力）；雷管位置由外端部调整至中上部；上台阶进尺炮由一次爆破，调整为一次打眼两次爆破或两次打眼两次爆破。

4.3 优化循环进尺量及支护参数

顶板稳定时，爆破循环进尺为三排，最大空顶距为2.6 m。同时，为减小伞檐长度，根据爆破出的进尺量，灵活调整锚杆支护排距为0.8～1 m。若顶板岩性变差或遇地质构造，则执行常规爆破，最大控顶距1.8 m 或逐排施工，并根据顶板情况施工超前护顶锚杆。

优化临时支护方式，将传统戴帽点柱调整为插入山墙的5 根钎杆，节约临时支护时间约20 min。具体是施工拱部炮眼时，以巷中为中心，平均对称施工5 个大于周边爆破眼0.3 m 的钻孔，钻孔内不装炸药，炮后找净危岩活矸，将钎杆插入山墙支护支撑孔，铺上锚网，钎杆外端采用双股8#铁丝固定在迎头H 钢带上。

4.4 调整爆破眼深度

根据围岩层理和硬度灵活调整爆眼深度，不再强制要求施工单位使用3 m 钎杆掏槽、辅助眼不低于2.4 m 等相关规定。结合现场实际，施工掏槽孔原则上使用2.6 m 钎杆，孔深不低于2.4 m，爆破辅助孔和周边孔不低于2.2 m，较大地提高了炮眼作业时间（2.2 m 炮眼平均耗时12 min，2.6 m 平均耗时18 min，3 m 平均耗时25 min 且夹钻机率较大），上台阶循环进尺眼一般80～90 个，可减少打眼作业时间约2 h。

4.5 采用机械制作炮泥，减人提效明显

原人工制作炮泥，占用人员多，制作的炮泥软，且不能满足爆破需要，易给爆破带来安全隐患；引进炮泥机，2 人作业不足20 min 即可满足正常爆破需要炮泥，解决了多人作业仍满足不了爆破需要的问题。

5 效果分析

经过一段时间的磨合和参数调整，目前单循环爆破进尺达2.0～2.2 m，即2 循环5 排4～4.5 m。经统计，中深孔爆破较普通爆破施工炮眼及扫眼时间每循环延长约1～1.5 h，通过优化劳动组织，月循环次数与普通月循环次数基本保持不变。根据炮后进尺量灵活调整支护参数（0.8～1 m)，确保现场施工的可操作性，降低了迎头伞檐片掉风险，优化简化了炮掘临时支护，现场安全操作性更便捷，节约了临时支护时间。

6 结 语

在回风石门施工中对中深孔爆破技术进行了工业试验，中深孔爆破较普通爆破施工炮眼及扫眼时间每循环延长约1～1.5 h，通过优化劳动组织，月循环次数与普通月循环次数基本保持不变；对于砂岩炮掘巷道上台阶两次打眼，两次爆破，中硬度岩石采用一次打眼，两次爆破，增加自由面，提高爆破效果；根据炮后进尺量灵活调整支护参数（0.8～1 m)，确保现场施工的可操作性，降低了迎头伞檐片掉风险；优化简化了炮掘临时支护，现场安全操作性更便捷，节约了临时支护时间；选用了适宜中深孔爆破的矿用水胶炸药，优化了雷管起爆位置，调整了封泥硬度及长度；单循环爆破进尺达2.0～2.2 m，即2 循环5 排4～4.5 m。